油气混合动力车的构造、原理、特点

转自：新奇军车友俱乐部() 作者：新学生(美国) 未来的奇瑞必将是中国人控股的超大规模全球性公司。 在百年汽车工业发展中,数以百计的品牌和汽车公司消亡,今天,所剩的无不是大规模全球性公司。他们是：通用汽车,富特汽车,雷诺－日产汽车,戴－克公司,丰田公司,大众汽车,本田公司和bmw公司。 一个汽车公司的发展也就是其科技实力的发展的集中体现,掌握和领先汽车科技是这些幸存者的发展扩大的不二法门。 以我从事的化工为例： 美国有世界最好的石油裂解和重整催化剂,(分子筛和铂－锡／氧化铝),所以,美国有世界最好的商业汽油发动机。欧洲掌握世界最好的加氢脱硫催化剂(钴钼氧化物),所以,欧洲有世界最好的柴油机汽车。日本掌握世界最好的汽车尾气处理催化剂(铂－钯－铯／蜂窝陶瓷),所以日本苛刻的环境要求使别国的汽车无法进入日本市场。 科技对汽车公司的重要性再如何强调也不为过, 所以,本文以科技开篇。 我的奇瑞发展之路1柴油机,油气混合动力和燃料电池 汽车发动机是汽车技术的核心。发动机的进步是汽车工业发展的主旋律。 没有人知道石油什么时候会枯竭,但大家都清楚：便宜石油的时代在未来10－15年就会结束。没有人知道美圆的石油浮动机制什么时候会玩蛋,但大家都确认：石油价格会持续不断上涨。 所以,未来汽车发动机的核心：节约石油。 1)柴油机 柴油机作为传统内燃机,实际上不能是未来汽车发动机,这是由两点决定的：1)热力学第二定律,柴油机的能量转化效率不大于35％,加上汽车机械磨损,实际上不大于30％。2)柴油是石油的加工品,其价格必将虽石油价格上涨而上涨,虽石油枯竭而枯竭。 但是,柴油机又有如下特点：1)柴油的分子结构(C16)决定其比汽油(C8)有更大的体积燃烧热,从而柴油机有更好的油耗2)中国特色的小农经济和宽松的环境要求使其在中国农村还有一定市场。 所以,在此只介绍两点 1)世界最好的柴油机汽车。 2005 VW Jetta TDI 100HP I-4, turbo-charged direct injection 油耗(AT)：(城市)(高速) 发动机详细数据。 (不过大家不要心动,此车北美价格)混合动力车是一个好像新名词,也是本田和丰田大吹特吹的资本。实际上,并不是这回事。大家经常坐的电气火车实际上就是柴油－电力混合动力车。 汽油－电力混合动力车的以汽油机为主动力,电力为辅助动力,其动力结构是：以 toyota prius 为例 1)汽油发动机,一般较小,1。3升。2)大功率电动机,50kw/1200rpm 3)大功率蓄电池,(NiMH,和大家用的数码相机蓄电池一回事) 21kw。混合动力车的工作情况：这下面有一个动画片,大家可以看一下。 ： 启动：蓄电池启动。 低速：电动机以蓄电池为动力 高速：汽油机启动,电动机启动,蓄电池充电 超车：汽油机,电动机和蓄电池同时提供动力 刹车：汽油机关, 电动机反转,为蓄电池充电 停车(如红灯)：汽油机,电动机停止,蓄电池提供待速。 各公司此类车上市时间如下： Compacts &Sedans Toyota Prius, 2000 Chevrolet Malibu 2007 Honda Accord 2004 Honda Civic 2002 Honda Insight 2004 Nissan Altima 2005 Lexus GS Expected 2006

SUVs &Minivans Ford Escape 2005 Chevrolet Tahoe Expected 2007 Dodge Durango Expected 2007 Ford Escape SUV Available Now GMC Yukon Expected 2007 Lexus RX 400h SUV Expected 2005 Toyota Highlander SUV Expected 2005 Mercury Mariner SUV Expected 2005 Saturn VUE Expected 2005 Toyota Sienna Minivan Expected 2007

Trucks Hybrid pick-up trucks offer a 10-15% improvement in fuel economy. Dodge Ram Expected 2005 GM Silverado &Sierra Expected 2005 所以, 2007年,就是奇瑞进入美国时,主要美日公司都将推出混合动力车,并含该所有车型和品牌。所有热销车型都有混合动力选项。 混合动力到底有什么好呢？省油。 还以丰田为例：其油耗 3。94(城市)4。64(高速) 有人说：也没比柴油车好多少啊。可是1)此车是中型车,捷达是小车。2)美国没有很好的柴油。3)这个车代表一种新的动力源－电力。所以,这个车的出现是代表一个新的时代的开始。 再给大家提供一个信息：混合动力车的核心部件－世界镍氢充电电池的牛头老大竟是： 比亚迪公司。以后多看看他们的表现吧。 中国的混合动力车并不遥远. 混合动力车是从日本开始的。但并不是美国没有这个技术能力。实际上,美国认为燃料电池汽车才是最终未来的汽车,所以并没有将认真主力投入混合动力车,而是全力以赴在燃料电池上下文章。 实际上,在去年美国大选时,这个话题炒的火热。民主党支持混合动力,而布什支持燃料电池。在他们竞选的身后,都不难发现这两种不同观点的汽车公司的身影。如布什参观了世界最大的氢气生产商：air product,并发表演说。这公司就在我家附近,上学时天天路过。 3)燃料电池 燃料电池也不是什么新概念。早在1839年,英国人willam grave就以铂片上催化氢气和氧气产生电流。这实际上就是一个燃料电池。燃料电池的研究已经200年了,现在还在干,并且越干越大,这和燃料电池惊人的优势是分不开的： 1)燃料电池是以化学能转化为电能,不受热力学第二定律的限制,所以转化率很高,一般达到50－60％是内燃机的两倍。 2)燃料电池以水,天然气,煤或生物制品(如玉米)为能量来源,完全摆脱石油的依赖。 3)燃料电池的产物为水或二氧化碳,绝对无污染。 这哪一条都是对人类社会的巨大贡献！ 所以,对燃料电池研究的投入也是巨大的,没有人告诉你这有多少。。。几亿？几十亿？几千亿美金都是可能的。这已经不是一个公司的事,是一个国家的未来,是全世界的希望。看看你最近的研究单位,最有资金的教授十有八九上一定是搞燃料电池的。(包括大连化物所) 什么叫国家竞争力,这就是！ 这里只写简单的技术的知识,所附是宋春山教授的综述,大家懂英文可看一下,(不过我象本坛能看懂的不会超过10人,大家看看图就好) 对不起,文章附不上：此文为: Fuel processing for low-temperature and high-temperature fuel cells. Challenges, and opportunities for sustainable development in the 21st century. Song, Chunshan. Department of Energy &Geo-Environmental Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA, USA. Catalysis Today (2002), 77(1-2), 17-49. 燃料电池的化学反应其实很简单：氢气加氧气生成水,或甲烷(天然气)家氧气生成水和二氧化碳。 和汽车工业相关的燃料电池主要有两种： 1)质子交换膜电池(PEM) 这类电池的燃料是氢气。如下是一个动画片,可以系统介绍这类电池： 。两边是铂板(就是大家说的白金),中间是导电的聚合物,或者说塑料。氢气在一侧铂板上分解,通过导电塑料转移到另一侧,和在另一侧分解的氧气反应。两个铂板就是电极。排除工程因素,这样一个电池就可放出0。7伏的电压。若干个这样的波板并联一起,就可集成一个发动机,推动汽车。 工作温度约70－90度。这里的难点有两个：1)冷启动。现在能在0度启动就很好了。2)氢气的来源。 这类电池在工业界的积极投资者是：GM,Ford,Toyota,Honda,air product. 他们已经在加周建立了一个7英里的试运行线。最近,能源部和通用投资8。8千万美金用于生产40个燃料电池汽车在这条线上运行。 如图是通用燃料池的平台。由于没有复杂的机械装置,它就向一个划板,你可以在上面建轿车或卡车,随便！) 固体氧化物电池 (sofc) 不同于PEM, SOFC可以用任何燃料,氢气或天然气,酒精或汽油,或自己家吃的蔬菜油。电池的阳极是氧化镍,阴极是银片,中间是氧化锆和氧化钇。我自己作的SOFC有钮扣大小。也是集成到一起用于实际用途。氧气在银片分解,氧原子通过氧化锆和氧化钇层到达氧化镍表面,和燃料反应,放出电能。 这类电池的问题是：1)如果用氢气,电池很稳定,但氢气的来源很有问题 2)如果用其他燃料,催化剂容易表面积炭,从而失活,就象你家锅底一样,那就是积碳。3)工作温度高,我作到500度。不错了。 这类电池的公司是：delphi(实际上也是通用)。美国政府(海军)。 所以,燃料电池的主要问题在于：1)氢气的来源。当前氢气的主要来源于煤和水反应(水煤气),成本太高。去年,有人说,除非不伦特原油涨到90美金一桶,氢气才经济。从今天看,这种可能也不是没有。2)如果不用氢气,其他燃料产生的催化剂积炭,从而失活。 至于氢气的存储,运输,加注,实际上现在已不是大问题。air product已经有成熟的氢气罐车,管道和加注机器。 总之,燃料电池才是真正的未来汽车发动机。有关技术的竞争已经白热化。美国通用在此领域是绝对的领先地位。有人预计未来20－30年,燃料电池汽车正式商业化。我基本同意这个观点。 关于国内的情况,在说3点： 1)国内最著名的研究机构是：大连化学物理研究所 , 比亚迪公司也应在干。 2)国内对此的投资还是很大的。我在国内时,大化所燃料电池中心的经费大概一年1。5千万。当时感到他们富得流油,出来后, 才知道还是太少,基本相当于我知道的三个美国教授的经费相当。希望他们能干好。 3)偷梁换柱说奇瑞和同济合作,我想看一下所谓同济大学汽车学院的主页： 。结果从未打开过。我用美国科学院的文献检索软件(应该是全世界最强大的文献检索系统)：scifinder 2004。搜索“tongji”和“fuel cell" 结果只有6篇文献(2000－2004),只有一篇国际刊物。如果排除保密因素,这个汽车学院可能只是个名字而以。我真的很为奇瑞担心。 所以,预言奇瑞的未来并不太难,如果他能一步一步把这些东西高出来,用上去。奇瑞自己就会一步一步强大。相反,如果她在这些环节的一个中跌到,他的日子也就到头了。 奇瑞走好！

end 这第一篇就是技术准备,希望大家不要感到无聊,尽量看一下。 新学生 本文于2005-05-26 17:17:。